(57)【要約】【課題】  面状光源及び液晶表示装置において、隣接する導光板間の暗部を低減して良好な輝度均一性及び見栄えを得ること。【解決手段】  ＬＥＤ光源２と、該ＬＥＤ光源２を光入射面である側端面３ａに配しＬＥＤ光源２から入射され導光した光を光路変換して主面３ｂ側から面状に出射する導光板３と、を備えた複数のライトユニット４が、互いに導光板３を隣接状態にして複数列並べられて構成された面状光源１であって、互いに隣接された導光板３の間に、導光板３から出射された光を主面３ｂの対向方向に反射又は拡散させる反射体５が設置されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源を光入射面である側端面に配し前記光源から入射され導光した光を光路変換して主面側から面状に出射する導光板と、を備えた複数のライトユニットが、互いに前記導光板を隣接状態にして複数列並べられて構成された面状光源であって、
互いに隣接された前記導光板の間に、前記導光板から出射された光を前記主面の対向方向に反射又は拡散させる反射体が設置されていることを特徴とする面状光源。
【請求項２】
請求項１に記載の面状光源において、
前記導光板が、多角形状とされ、
前記反射体が、互いの角部を対向させて隣接する３以上の前記導光板の間に設置されていることを特徴とする面状光源。
【請求項３】
請求項２に記載の面状光源において、
前記導光板が、正方形状又は長方形状とされていると共に複数の縦列及び横列からなるマトリクス状に配置され、
前記反射体が、互いに隣接された４つの前記導光板の間に設置されていることを特徴とする面状光源。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の面状光源において、
前記反射体が、表面が傾斜した反射面とされた錐体形状であることを特徴とする面状光源。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の面状光源において、
前記導光板上に間隔を空けて配され前記導光板からの光を拡散させる拡散板を備え、
前記反射体が、前記拡散板を上部で支持する柱部とされていることを特徴とする面状光源。
【請求項６】
液晶表示パネルと、
該液晶表示パネルの裏面側に配された請求項１から５のいずれか一項に記載の面状光源と、を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルなどを照明する面状光源及びこれを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型テレビジョン装置や薄型モニター等の大型ディスプレイには、画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。この液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射して表示画面の輝度を高めるバックライトユニットが用いられている。
上記バックライトユニットでは、導光板と、該導光板の側端面に配置させたＬＥＤ等の光源と、を備え、光源からの光を導光して主面全体から液晶表示パネルに向けて出射させている。
【０００３】
近年、液晶テレビジョン装置の大型化に伴って、その軽量化や薄型化がさらに要望されているが、光源を直下に配した直下型のバックライト方式では混色性や輝度ムラが厚みと反比例の関係となり、薄型化が困難であった。また、サイドエッジ面に光源を配した導光板を用いたバックライトユニットであって、大型の導光板を作製する方法として射出成形方式を採用した場合、大面積でかつ薄型のものを作製する際に、形状全体に樹脂が転写、充填され難いという限界があった。また、樹脂を十分に充填するためには、成型機を大型化し、射出圧力を上げることで解決される場合もあるが、大型の成型機は設備費用の多大なコストがかかるため、製品コスト的に採用が難しい。
【０００４】
このため、従来、例えば特許文献１には、一列に一定の隙間を空けて配列された複数の導光板と、各導光板の端面に配された複数のＬＥＤ光源と、を備えた照明装置が提案されている。この照明装置では、いわゆるサイドライト型の複数の導光板を並べることにより、広い面積の照明光を得ている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３４３７２号公報（特許請求の範囲、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載の技術のように、隙間を空けて複数の導光板が配列されている場合、隣接する導光板間に暗部が生じてしまい、輝度均一性の低下や見栄えの劣化が生じてしまう不都合があった。特に、マトリクス状に導光板が配列された場合、導光板の連結部分であって縦横のラインが重なる部分（十字部分の中心部）、すなわち互いに隣接する４つの導光板の角部が対向する隙間領域に、光が十分に行き届かず、暗部となって見栄えに悪影響を与えていた。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、隣接する導光板間の暗部を低減して良好な輝度均一性及び見栄えを得ることができる面状光源及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の面状光源は、光源と、該光源を光入射面である側端面に配し前記光源から入射され導光した光を光路変換して主面側から面状に出射する導光板と、を備えた複数のライトユニットが、互いに前記導光板を隣接状態にして複数列並べられて構成された面状光源であって、互いに隣接された前記導光板の間に、前記導光板から出射された光を前記主面の対向方向に反射又は拡散させる反射体が設置されていることを特徴とする。
【０００９】
この面状光源では、互いに隣接された導光板の間に、導光板から出射された光を主面の対向方向に反射又は拡散させる反射体が設置されているので、隣接する導光板から互いの間に出射された光が反射体によって主面の対向方向に反射又は拡散されることで、隣接する導光板間の輝度を向上させて良好な輝度均一性及び見栄えを得ることができる。
【００１０】
また、本発明の面状光源は、前記導光板が、多角形状とされ、前記反射体が、互いの角部を対向させて隣接する３以上の前記導光板の間に設置されていることを特徴とする。すなわち、この面状光源では、反射体が、互いの角部を対向させて隣接する３以上の導光板の間に設置されているので、特に暗部となり易い３以上の導光板の連結部分であって互いの角部を突き合わせた隙間領域における輝度ムラを抑制することができる。
【００１１】
さらに、本発明の面状光源は、前記導光板が、正方形状又は長方形状とされていると共に複数の縦列及び横列からなるマトリクス状に配置され、前記反射体が、互いに隣接された４つの前記導光板の間に設置されていることを特徴とする。すなわち、この面状光源では、導光板が、正方形状又は長方形状とされていると共に複数の縦列及び横列からなるマトリクス状に配置され、反射体が、互いに隣接された４つの導光板の間に設置されているので、均等に配列された導光板の連結部分であって縦横のラインが重なる部分（十字部分の中心部）において輝度を向上させることができる。
さらに、導光板が、正方形状又は長方形状とされていると共に複数の縦列及び横列からなるマトリクス状に配置されているので、導光板別に光源を部分駆動する部分輝度コントロールによって、いわゆるローカルディミングを容易に具現させることができる。
【００１２】
また、本発明の面状光源は、前記反射体が、表面が傾斜した反射面とされた錐体形状であることを特徴とする。すなわち、この面状光源では、反射体が、表面が傾斜した反射面とされた錐体形状であるので、導光板の側端面等から横方向に出射された光を効率的に主面の対向方向に反射及び拡散させることができる。
【００１３】
また、本発明の面状光源は、前記導光板上に間隔を空けて配され前記導光板からの光を拡散させる拡散板を備え、前記反射体が、前記拡散板を上部で支持する柱部とされていることを特徴とする。すなわち、この面状光源では、反射体が、拡散板を上部で支持する柱部とされているので、反射体が導光板間の輝度を向上させるだけでなく、拡散板を支持する支柱として機能することで、拡散板と導光板との隙間を一定に確保すると共に、拡散板の反り等を抑制することができる。なお、導光板と拡散板との間に一定の空間を設けることで、拡散板を通した照明光において導光板同士の隙間の影響を低減することができる。
【００１４】
本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの裏面側に配された上記本発明の面状光源と、を備えていることを特徴とする。すなわち、この液晶表示装置では、液晶表示パネルの裏面側に配された上記本発明の面状光源を備えているので、良好な輝度均一性が得られ、見栄えが良好な大面積の画像表示が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る面状光源によれば、互いに隣接された導光板の間に、導光板から出射された光を主面の対向方向に反射又は拡散させる反射体が設置されているので、隣接する導光板から互いの間に出射された光が反射体によって主面の対向方向に反射又は拡散されることで、隣接する導光板間の輝度を向上させて良好な輝度均一性及び見栄えを得ることができる。
したがって、大型成型機や金型加工が不要で、簡単かつ低コストに作製可能な小型サイズの導光板を複数設置することで、大型サイズを実現できると共に、全体として輝度均一性に優れ、見栄えの良好な面状光源を得ることができる。また、この面状光源を備えた液晶表示装置によれば、良好な輝度均一性により見栄えの良好な大面積の画像表示を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の一実施形態を、図１から図３に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１７】
本実施形態における面状光源１は、液晶表示装置に採用されるバックライトユニットであって、図１から図３に示すように、複数のＬＥＤ光源（光源）２と、該ＬＥＤ光源２を光入射面である側端面３ａに配しＬＥＤ光源２から入射され導光した光を光路変換して主面３ｂ側から面状に出射する導光板３と、を備えた複数のライトユニット４が、互いに導光板３を隣接状態にして複数列並べられて構成されている。さらに、互いに隣接された導光板３の間に、導光板３から出射された光を主面３ｂの対向方向に反射又は拡散させる反射体５が設置されている。
【００１８】
上記導光板３は、長方形状とされていると共に複数の縦列及び横列からなるマトリクス状に配置されている。特に、本実施形態の面状光源１は、大型サイズのバックライトで主流の縦横比である１６：９となるように導光板３の形状及び設置枚数が決定されている。なお、本実施形態では、長辺方向を横列とすると共に短辺方向を縦列とし、縦８列及び横６列にライトユニット４が並べられている。
【００１９】
この面状光源１では、入光面（光入射面）である側端面３ａが図１における横方向に延在するように導光板３が配置され、光の出射方向が図１における上方向（縦方向）になるように、ＬＥＤ光源２の光出射面が図１における上方向に向けて設置されている。すなわち、導光板２の長辺軸とＬＥＤ光源２の配列軸とが平行に配置され、各ＬＥＤ光源２の光出射面が同一方向に向けて設定されている。なお、図中の矢印は、導光板３に対する光の入射方向を示している。
【００２０】
上記導光板３は、例えば透明なポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等で形成されている。
また、上記導光板３は、例えばベゼル６に固定された状態でリジッド基板（図示略）に設置される。各ＬＥＤ光源２は、ベゼル６に固定されたフレキシブルプリント基板（図示略）に接続されている。
【００２１】
この導光板３の側端面３ａにおけるＬＥＤ光源２に対向した領域には、例えば断面Ｖ字状の入光プリズム（図示略）が複数形成されている。また、導光板３の主面３ｂである光出射面には、例えば白色ドットパターン（図示略）が形成されている。なお、光出射面又はその対向面に、例えばプリズム状やレンチキュラーレンズ状の微細光学形状等の他の光学形状を施しても構わない。例えば、プリズム状の微細光学形状を施した場合、ＬＥＤ光源２から遠いほど、プリズムの頂角が大きく設定される。また、断面不等辺三角形状のプリズムとし、頂角が大きくなるに従い、プリズム形状の深さが深く設定される、又はプリズムピッチが狭く設定される。
【００２２】
上記ＬＥＤ光源２は、側端面３ａに光出射面である先端面を対向させて設置された白色ＬＥＤである。この白色ＬＥＤは、例えば基板上の半導体発光素子を樹脂材で封止したものであり、半導体発光素子として、例えば青色（波長λ：４７０〜４９０ｎｍ）ＬＥＤ素子又は紫外光（波長λ：４７０ｎｍ未満）ＬＥＤ素子であって、例えばサファイア基板などの絶縁性基板上に窒化ガリウム系化合物半導体（例えばＩｎＧａＮ系化合物半導体）の複数の半導体層が積層されて形成されたものである。
【００２３】
また、この半導体発光素子を封止する樹脂材は、シリコーン樹脂を主剤とし、例えばＹＡＧ蛍光体が添加されている。このＹＡＧ蛍光体は、半導体発光素子からの青色光又は紫外光を黄色光に変換させて混色効果により白色光を生じさせるものである。なお、ＬＥＤ光源２は、先端面からのみ光が出射されるように先端面以外の樹脂材側面には、反射枠が形成されている。また、白色ＬＥＤとしては、上記以外でも種々のものが採用可能である。
【００２４】
上記反射体５は、互いの角部３ｃを対向させて隣接する４つの導光板３間のベゼル６及び反射シート１４上に設置されている。
この反射体５は、例えば白色樹脂で成型され、表面が傾斜した反射面とされた円錐体形状である。なお、反射体５の表面に銀蒸着等を形成して反射面としても構わない。
また、面状光源１は、導光板３上に間隔を空けて配され導光板３からの光を拡散させる拡散板１２Ａを備えている。さらに、反射体５は、拡散板１２Ａを上部で支持する柱部とされている。
【００２５】
また、本実施形態の液晶表示装置１０は、例えば大型液晶テレビジョン装置や医療用薄型モニター等の液晶ディスプレイに適用される表示装置であって、図３に示すように、液晶表示パネル１１と、液晶表示パネル１１の裏面側に配された上記面状光源１と、を備えている。
【００２６】
すなわち、この液晶表示装置１０は、上記面状光源１を構成する複数のライトユニット４と、並べられた複数の導光板３上に配され導光板３からの光を拡散させて面内の光強度を均一にする上記拡散板１２Ａと、該拡散板１２Ａ上に配された拡散シート１２Ｂと、拡散シート１２Ｂ上に配され拡散シート１２Ｂからの光を液晶表示パネル１１に向けた上方向への照射光として出射するプリズムシート１３と、該プリズムシート１３上に配された上記液晶表示パネル１１と、導光板３の下面に配された反射シート１４と、を備えている。
なお、本実施形態では、液晶表示パネル１１の画面側及び面状光源１の光出射面側を表面側又は上面側として記載している。
【００２７】
上記拡散板１２Ａ及び拡散シート１２Ｂは、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの透明樹脂にシリカ粒子などを分散させた板及びシートである。
【００２８】
上記プリズムシート１３は、拡散シート１２Ｂからの光を上面側に集光するための透明シート状の部材であり、平行な複数の稜線を有するプリズム部を上面側に有している。また、プリズムシート１３は、ＬＥＤ光源２の光軸に対して、プリズム部の稜線がねじれの位置に設定され、特に、上方への高い指向性が得られる方向として、ＬＥＤ光源２の光軸に直交する方向と平行に設定される。
【００２９】
上記反射シート１４は、光反射機能を有する金属板、フィルム、箔等であって、本実施形態では銀蒸着膜を設けたフィルムが採用されている。なお、上記銀蒸着膜の代わりに、アルミ金属蒸着膜などを採用しても構わない。この反射シート１４は、両面テープ（図示略）によってベゼル６上に貼られている。なお、反射シート１４は、白色の反射シートでも構わない。
【００３０】
上記液晶表示パネル１１は、透過型又は半透過型の液晶表示パネルが採用される。例えば、透過型の液晶表示パネル１１の場合、透明電極、配向膜及び偏光板をそれぞれ有する上基板と下基板との間隙に液晶材料をシール材で封止したＴＦＴ液晶方式、ＳＴＮ液晶方式やＴＮ液晶方式等のパネル本体を備えたものである。
【００３１】
このように実施形態の面状光源１は、互いに隣接された導光板３の間に、導光板３から出射された光を主面３ｂの対向方向に反射又は拡散させる反射体５が設置されているので、隣接する導光板３から互いの間に出射された光が反射体５によって主面３ｂの対向方向に反射又は拡散されることで、隣接する導光板３間の輝度を向上させて良好な輝度均一性及び見栄えを得ることができる。
【００３２】
また、反射体５が、互いの角部３ｃを対向させて隣接する４つの導光板３の間に設置されているので、特に暗部となり易い４つの導光板３の連結部分であって互いの角部３ｃを突き合わせた隙間領域、すなわち均等に配列された導光板の連結部分であって縦横のラインが重なる部分（十字部分の中心部）における輝度ムラを抑制することができる。
さらに、反射体５が、表面が傾斜した反射面とされた錐体形状であるので、導光板３の側端面等から横方向に出射された光を効率的に主面３ｂの対向方向に反射及び拡散させることができる。
【００３３】
また、反射体５が、拡散板１２Ａを上部で支持する柱部とされているので、反射体５が導光板３間の輝度を向上させるだけでなく、拡散板１２Ａを支持する支柱として機能することで、拡散板１２Ａと導光板３との隙間を一定に確保すると共に、拡散板１２Ａの反り等を抑制することができる。なお、導光板３と拡散板１２Ａとの間に一定の空間を設けることで、拡散板１２Ａを通した照明光において導光板３同士の隙間の影響を低減することができる。
【００３４】
また、導光板３が、長方形状とされていると共に複数の縦列及び横列からなるマトリクス状に配置されているので、導光板３別にＬＥＤ光源２を部分駆動する部分輝度コントロールによって、いわゆるローカルディミングを容易に具現させることができる。例えば、ローカルディミングとして、液晶表示パネル１１に表示される画像の輝度やコントラスト等に応じて、バックライトの輝度を制御し、液晶表示パネル１１に入力される画像データに基づいてバックライトの輝度を導光板３毎に場所的及び時間的に制御して明るさを調整することで、消費電力の低減及びコントラストや動画追従性等を向上させることが可能になる。
【００３５】
このように、この面状光源１をバックライトユニットとして採用した液晶表示装置１０では、良好な輝度均一性が得られ、見栄えが良好な大面積の画像表示が得られる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
【００３７】
例えば、上記実施形態では、長方形状の導光板を用いているが、正方形状の導光板を採用しても構わない。また、四角形状の導光板以外に、三角形状等の他の形状に形成された導光板を用いても構わない。
また、円錐形状の反射体を用いているが、四角錐等の他の錐体形状の反射体でも構わない。さらに、錐体形状の表面の傾斜面が凹曲面状となった反射面を採用しても構わない。
また、反射体を、隣接する４つの導光板の間であって特に暗部となり易い角部同士が対向した隙間領域に設置しているが、互いに所定間隔を空けて隣接した側端面の間に突条形状等の反射体を設置しても構わない。
【００３８】
また、上記実施形態では、縦列に並ぶ導光板が、隣接する他の縦列の導光板と同じ向きに光入射面である側端面を配しているが、縦列に並ぶ導光板が、隣接する他の縦列の導光板と異なる向きに光入射面である側端面を配している面状光源としても構わない。この場合、隣接する列毎に光の入射方向が異なり、隣接する列同士で輝度分布の高低が相違し、輝度が平均化されて全体としてさらに良好な輝度均一性を得ることができる。
【００３９】
また、ＬＥＤ光源としてＲＧＢ−ＬＥＤを用いて、あらゆる色の光を出射させることも可能である。例えば、ＲＧＢ−ＬＥＤとして、一つのパッケージに赤色ＬＥＤ素子（Ｒ）、緑色ＬＥＤ素子（Ｇ）及び青色ＬＥＤ素子（Ｂ）を実装したＬＥＤを光源とする場合や、一つの導光板に互いに発光色の異なるＬＥＤ光源をそれぞれ配置しても構わない。これらの場合、各ＬＥＤにおいて印加電流を制御することで、面状光源全体又はライトユニット毎に、様々な色の光で照明することが可能になる。
なお、光源としてＬＥＤ光源を採用したが、蛍光管等の他の光源を採用しても構わない。
【００４０】
また、上記実施形態のバックライトユニットでは、拡散板及び拡散シートを各１枚用いているが、いずれか一方を省略したり、少なくとも一方を複数枚使用したバックライトユニットとしても構わない。さらに、拡散板又は拡散シートを、プリズムシートと液晶表示パネルとの間に配置したバックライトユニットとしても構わない。すなわち、これら拡散板及び拡散シートは、輝度ムラ調整のため、その枚数やヘイズを考慮して適宜、設置位置及び枚数等が設定される。
【００４１】
また、１枚のプリズムシートを用いているが、２枚のプリズムシートを採用したバックライトユニットとしても構わない。
なお、上記実施形態では、液晶表示パネルの大きさに対応した大きさの拡散板、拡散シート及びプリズムシートを採用しているが、これらを導光板のように複数に分割したものを並べて配置する構成を採用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の一実施形態において、拡散板を除いた面状光源を示す平面図である。
【図２】本実施形態において、図１の仮想線で囲んだ互いに隣接する４つのライトユニットを示す簡易的な斜視図である。
【図３】本実施形態において、図２のＡ−Ａ線矢視及びＢ−Ｂ線矢視の位置に対応する液晶表示装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…面状光源、２…ＬＥＤ光源（光源）、３…導光板、３ａ…導光板の側端面、３ｂ…導光板の主面、３ｃ…導光板の角部、４…ライトユニット、５…反射体、６…ベゼル、１０…液晶表示装置、１１…液晶表示パネル、１２Ａ…拡散板、１２Ｂ…拡散シート、１３…プリズムシート、１４…反射シート
【図１】
2010108601.tif 000003
【図２】
2010108601.tif 000004
【図３】
2010108601.tif 000005